EP0065459A1 - Process and apparatus for feeding a gas generator - Google Patents
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- EP0065459A1 EP0065459A1 EP82400844A EP82400844A EP0065459A1 EP 0065459 A1 EP0065459 A1 EP 0065459A1 EP 82400844 A EP82400844 A EP 82400844A EP 82400844 A EP82400844 A EP 82400844A EP 0065459 A1 EP0065459 A1 EP 0065459A1
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- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J3/00—Processes of utilising sub-atmospheric or super-atmospheric pressure to effect chemical or physical change of matter; Apparatus therefor
- B01J3/02—Feed or outlet devices therefor
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
- C10J3/00—Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
- C10J3/46—Gasification of granular or pulverulent flues in suspension
- C10J3/48—Apparatus; Plants
- C10J3/50—Fuel charging devices
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- C10J2200/00—Details of gasification apparatus
- C10J2200/15—Details of feeding means
- C10J2200/158—Screws
Definitions
- the subject of the invention is a method and a device for supplying a gas generator consisting of a pressure vessel into which a solid carbonaceous fuel is injected in spray form, a moderating fluid and a fluid containing for example l 'oxygen.
- Generators producing gas from solid carbonaceous fuels such as pulverized coal must normally be put under a pressure of the order of 10 to 80 bars to have a correct efficiency.
- the fuel previously ground to a fairly fine particle size, of the order of 0.5 mm, is injected into the enclosure which also receives an injection of oxygen, the assembly constituting a gasification reactor.
- the optimal proportion to be introduced into the reactor is generally of the order of only 15% and, by exceeding this proportion, the thermal yield of the reaction is obviously reduced. It is therefore interesting to reduce as much as possible the amount of water used for transporting the fuel.
- a screw conveyor supplied upstream with a mixture of fuel and water and provided with a die at the downstream end opening into the reactor and in which extrusion is formed.
- a plug of compressed material tight to the pre ⁇ ion of the enclosure and continuously renewed as it is introduced into the reactor.
- An extrusion press can be used for this purpose, comprising a single helical screw driven in rotation inside a sheath provided at its downstream end with a hollow conical part forming a convergent and opening into the reactor vessel. gasification by an orifice forming a die in which the material entrained by the screw is compressed until formation, at the outlet, of a plug which is sealed to the pressure of the reactor.
- the quality of the fuel mixture supplied upstream of the extruder and in particular its water content can vary in fairly large proportions.
- the influence of the water content of the fuel is obviously greater the lower the total water content of the mixture and this is also a reason why it is necessary to supply the reactor with relatively wet mixtures, containing at least 30 to 40% water.
- the subject of the invention is a new supply method making it possible to remedy these various drawbacks and bringing other important advantages.
- the invention also relates to a supply device specially adapted to the implementation of the method.
- the plug of compressed material introduced into the pressure vessel contains a determined quantity which may be zero in the liquid phase, and, if necessary, a complementary flow of moderating fluid is injected separately into the reactor in order to reach the total quantity necessary for the optimal thermal balance of the reactor.
- the screw conveyor is supplied with a wet mixture containing a proportion of liquid phase greater than the optimum content and this mixture is wrung during compression of the material for the formation of the tight plug, the excess amount of liquid phase being discharged through a filtering zone formed in the sheath of the screw conveyor, upstream of the zone of formation of the plug.
- the pressure of the compressed material in the plug is measured and the feed rate of material in the extruder and the speed of rotation of the screws are adjusted so as to maintain a corresponding determined pressure in the plug. at the desired liquid phase content, said pressure being greater than the reactor pressure.
- the constitution of a sufficiently tight plug from a material that can be dried is permitted in particular by the use of a conveyor with identical screws driven in rotation in the same direction and comprising at least two successive zones with threads of different pitch, respectively a zone with direct pitch threads for downstream transport followed by a zone with reverse pitch threads which constitutes the braking zone, the watertight stopper being produced in this zone, inside the sheath.
- the material is driven partially in rotation around the screws in the transport zone and therefore undergoes progressive compaction with pressure build-up until the threads are completely filled in the zone with inverted pitch, the sealing being ensured in this area by the screws themselves and by the material compressed in the threads and against the sheath.
- the passage downstream of a determined flow of material with maintenance of the seal is ensured by spaced openings formed in the threads not inverted.
- the device used especially for the implementation of the method according to the invention therefore consists of a screw conveyor comprising two identical thread screws driven in rotation in the same direction, the sheath being provided at its downstream end with two outlet orifices placed respectively in the axis of each dosais at the tip of two convergers into which the conical ends of the two screws penetrate.
- a slight decompression of the material is carried out in the two convergers with the start of disintegration and the material is directly introduced into the generator enclosure by the two orifices each placed in the axis of a screw.
- FIG 1 there is shown schematically the enclosure 1 of the gasification reactor at the top of which is placed the supply device.
- This consists of a transporter comprising two parallel screws 2 and 3 meshing one inside the other and placed inside a sheath 4 which envelops them.
- the two screws are identical and driven in rotation in the same direction by a motor 5.
- the rotation of the two screws determines the drive from upstream to downstream (that is to say, in the example shown, from top to bottom) of the material 8 introduced by an inlet orifice 51 to which is connected a supply device not shown, for example a pipe supplied by a slurry pump.
- the downstream end of the sleeve 4 opens out inside the enclosure 1 and is preferably provided with two outlet orifices 42, 43 each placed in the axis of a screw 2, 3, at the outlet of a conical part 44, 45 forming a convergent and inside which a point 21, 31 formed at the end of each screw 2, 3 penetrates.
- oxygen supply conduits 6 which open into the enclosure 1 and are directed towards the strands of material 80 leaving the two orifices 42, 43. It has been found that the use of an extruder with several screws driven in rotation in the same direction and emerging through several orifices in the enclosure 1 makes it possible to supply the latter with a solid powder mixture whose content in liquid phase can be reduced to a minimum and even, depending on the nature of the combustible, be zero.
- the material 8 is entrained by the threads of the two screws around them following the walls of the sheath 4, according to the arrows 40 of Figure 2.
- the material can thus be entrained downstream even when the nets are not completely filled.
- the material rotates around the shafts 20 and 30 and must overcome resistance when it arrives in the engagement zone A where the space between the threads of the screw 3 is occupied by a thread of the screw 2 and vice versa in part B, of each thread of the screw 3.
- the material thus passes, from one thread to another, through a succession of compression phases B and expansion C which favor the compaction and possibly a crushing effect of the solid particles.
- the importance of the compressed zones B increases as the advance downstream and, when one arrives near the exit of the extruder, the threads are completely filled.
- the material is perfectly distributed and compacted all around the screws and the sealed zone D covers not only the outlet and converging but also the last two or three threads of the screws which are completely filled with compressed material. Sufficient sealing can thus be obtained even with a relatively dry material. It should also be noted that the carbonaceous nature of the fuel promotes the obtaining of a sufficient seal and the transport of dry matter.
- each outlet orifice 42, 43 has been placed in the axis of each screw and consequently, for a given feed rate, each outlet orifice 42, 43 has a smaller section than that of the he single orifice of a single screw and the seal is more easily maintained there.
- Such a conveyor with two screws therefore makes it possible to introduce with the combustible material a minimum quantity of water, possibly less than the optimal quantity and to inject separately into the reactor an additional flow of water or of moderating fluid so as to maintain at any time in the reactor the amount of moderator just necessary for the proper functioning of the reaction.
- the possibility of introducing the fuel into the reactor with a minimum content of liquid also makes it possible to use a moderating fluid different from the liquid introduced with the fuel.
- the moderating fluid can be evaporated and / or preheated to be introduced in the form of hot gas under pressure, possibly in the jets (61) for disintegrating the rod of solid material.
- the production of the plug of compressed material inside the sheath 4 is carried out under even better conditions if a machine with several screws of the type shown in FIG. 3 is used.
- the transport zone G provided with threads with direct downstream drive steps is followed by a zone H comprising two or three threads with inverted steps which therefore produce more effective braking of the material and consequently a significant increase in pressure.
- the threads 23 are provided with windows 24 constituted by spaced openings, formed radially between the shaft of the screw and the periphery of the thread.
- the screws which are identical and rotated in the same direction, are wedged so that the openings 24 and 34 of the threads placed side by side on the screws 2 and 3 come simultaneously into coincidence in the interpenetration zone A.
- the sealing is therefore carried out by the screws themselves. same and by the material which completely fills the threads and is applied under strong pressure against the walls of the sheath so as to fill the slight gap existing between the periphery of the threads and the internal wall of the sheath 4.
- the pressure is therefore exerted on the entire internal surface of the sheath and the sealing must only be ensured on the perimeter of the screws, the interpenetration zone A being perfectly filled because the screws are rotated in the same direction.
- a particular advantage of this arrangement is the fact that, since the seal is sufficiently ensured in the zones with inverted steps, it is possible to allow the material to decompress slightly when it passes through the two convergers 45 and the two dies. 42 and 43. In the two convergers, the material leaving the threads and slightly decompressed can be partially entrained around the screws and this rotation, associated with the passage through the convergers and the dies, can produce the start of disintegration of the tight plug.
- the use as a feeder of a twin-screw extruder has other advantages in the case of a gasification reactor.
- the operation of the conveyor with two screws and in particular the flow of material obtained at the outlet and the pressure reached depends very little on the composition of the mixture and in particular on the proportion of dry matter which can range, for example, from 5 at 60% whereas a single screw extruder only works satisfactorily for a composition defined in fairly precise proportions. Therefore, the operation of the feed device is less dependent on variations in composition and in particular in water content of the coal. This is also one of the reasons why a much drier mixture can be used.
- the invention therefore gives the important advantage of allowing the use in the gasification reactor of coals of any kind.
- the material com bustible introduced therein has a fairly limited water content and preferably less than 15%.
- this water content only the combustible part of the solid material introduced must be taken into account. Consequently, if the solid matter contains a certain proportion of incombustible ash or pore water, as in the case of lignites the ratio of the proportion of useful combustible material, to the proportion of water, is further reduced.
- the fuel introduced into the reactor consists of coal containing 30% of non-combustible ash
- the use of a conveyor with several screws makes it possible to produce and introduce into the reactor a tight plug containing only one proportion of interstitial water of 10% which corresponds to the quantity of moderating fluid required, taking into account the proportion of carbon contained in the mixture.
- the fuel is a lignite containing, for example 20% of water of constitution, this quantity is already sufficient for the moderation of the reaction and, thanks to the use of an introduction machine with several screws, it is avoided to add still water for the transport of the material, this being introduced dry in the reactor.
- the quantity of liquid can be added to the solid material, and in particular water, just necessary for the proper functioning of the reaction as a function of the useful quantity of combustible material introduced, taking into account the proportion of ash and chemically bound water.
- a pressure sensor 7 connected to an indicator 70 which will make it possible to verify at any time that the pressure at the outlet of the extru deuse remains greater than the pressure P inside the enclosure 1, with the desired safety coefficient. If the pressure varies, it will be brought back to the desired value by modifying the feed rate at the inlet 41 of the extruder to adjust the filling rate of the screws and / or by varying the speed of rotation of the screws. This adjustment is done quite easily because, in a twin screw extruder, the action on the compression ratio is faster than in a twin screw extruder and, for a relatively constant water content, the pressure reached at the outlet remains fairly stable.
- the use of a conveyor with several screws has the advantage of allowing a variation in the flow of materials at the outlet of the sheath 4 in a fairly large proportion without substantially modifying the pressure in the dies 42, 43.
- the flow rate can be varied as a function of the operating conditions of the reactor, this adjustment therefore being more flexible than in the case where the reactor is supplied by an extruder with a single outlet.
- filtering parts 46 are housed on the sheath 4 in the zone E which precedes the braking and compression zone D where the threads are completely filled; there is then a separation of the solid phase which is entrained towards the avagtjde the liquid phase which can rise upstream and escape through the filtering zones. Indeed, as indicated, the threads are not completely filled at the start of the screws, and the compression of the solid matter entrained around the screws in part B of each thread before the meshing zone, causes the expulsion of 'a certain amount of water which remains in the relaxed zone C of the net.
- the liquid phase can rise from one thread to the other, passing in the clearance necessarily existing between the screw and the sheath, up to the filtering zone E where it is discharged.
- the pressure in the outlet orifices 42 and 43 is linked to the water content and that if one adjusts, as as mentioned above, the feed rate and the speed of rotation of the screws to keep the pressure constant in the orifices 42 and 43, the water content of the material leaving the extruder also remains constant, the quantity excess escaping through the filtering part 46 of the sleeve.
- inverted pitch threads provided with windows to produce the sealed plug inside the sheath gives the possibility of feeding the screw conveyor with a material consisting of particles of extended particle size, for example up to several millimeters.
- the packing carried out in the downstream part of the transport zone makes it possible to obtain a tight stopper even with pieces of various dimensions.
- the passage in the zones with inverted pitch achieves a fragmentation of the material, the windows allowing only downstream passage of the particles not exceeding a given dimension. This fragmentation can also be spread over several spaced braking zones, as in the case of FIG. 3, the width of the windows being able to decrease from upstream to downstream.
- nn has shown an extruder with a vertical axis, but one could also place the axes of the screws in a horizontal plane in particular to facilitate the evacuation of the water in the case where a wringing is carried out by parts sheath filters.
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Abstract
Description
L'invention a pour objet un procédé et un dispositif d'alimentation d'un générateur de gaz constitué d'une enceinte sous pression dans laquelle on injecte un combustible carboné solide sous forme pulvérisée, un fluide modérateur et un fluide contenant par exemple de l'oxygène.The subject of the invention is a method and a device for supplying a gas generator consisting of a pressure vessel into which a solid carbonaceous fuel is injected in spray form, a moderating fluid and a fluid containing for example l 'oxygen.
Les générateurs produisant du gaz à partir de combustibles carbonés solides comme du charbon pulvérisé doivent normalement être mis sous une pression de l'ordre de 10 à 80 bars pour avoir une efficacité correcte. Le combustible préalablement broyé jusqu'à une granulométrie assez fine, de l'ordre de 0,5 mm est injecté dans l'enceinte qui reçoit par ailleurs une injection d'oxygène l'ensemble constituant un réacteur de gazéification.Generators producing gas from solid carbonaceous fuels such as pulverized coal must normally be put under a pressure of the order of 10 to 80 bars to have a correct efficiency. The fuel previously ground to a fairly fine particle size, of the order of 0.5 mm, is injected into the enclosure which also receives an injection of oxygen, the assembly constituting a gasification reactor.
Par ailleurs, dans ce genre de procédé, la gazéification du combustible risque de conduire à des températures trop élevées et c'est pourquoi, habituellement,on injecte avec le combustible un fluide modérateur servant . à dissiper la quantité de chaleur excédentaire.Furthermore, in this type of process, the gasification of the fuel risks leading to excessively high temperatures and this is why, usually, a moderating fluid is used with the fuel. dissipate the amount of excess heat.
L'introduction d'une matière solide pulvérisée dans une enceinte sous pression est évidemment difficile.The introduction of a solid material sprayed into a pressure vessel is obviously difficult.
On a proposé à cet effet d'utiliser une presse de briquetage comprenant un piston qui comprime le combustible solide dans un conduit débouchant dans le réacteur. Dans ce cas, l'alimentation en combustible se fait de façon discontinue, ce qui peut présenter un inconvénient pour le réglage du fonctionnement du générateur. Dans un procédé connu auquel s'applique notamment l'invention, le charbon pulvérisé est mis en suspension dans un liquide. On obtient ainsi un mélange pompable permettant d'utiliser pour l'alimentation du générateur des pompes à boue de type connu. Cependant, ces pompes ne fonctionnent que pour des suspensions pateuses contenant une part en poids de phase liquide généralement comprise entre 30 et 60 %. Généralement, cette phase liquide est de l'eau, celle-ci jouant également le rôle du fluide modérateur dont la nécessité a été rappelée plus haut.Cependant, lorsque le fluide modérateur est de l'eau, la proportion optimale à introduire dans le réacteur est généralement de l'ordre de 15 % seulement et, en dépassant cette proportion, on diminue évidemment le rendement thermique de la réaction. Il est donc intéressant de diminuer autant que possible la quantité d'eau utilisée pour le transport du combustible.It has been proposed for this purpose to use a briquetting press comprising a piston which compresses the solid fuel in a conduit opening into the reactor. In this case, the fuel supply takes place discontinuously, which can present a drawback for adjusting the operation of the generator. In a known process to which the invention particularly applies, the pulverized coal is suspended in a liquid. A pumpable mixture is thus obtained which makes it possible to use mud pumps of known type for the supply of the generator. However, these pumps only work for pasty suspensions containing a part by weight of liquid phase generally between 30 and 60%. Generally, this liquid phase is water, which also plays the role of the moderating fluid, the need for which was recalled above. However, when the moderating fluid is water, the optimal proportion to be introduced into the reactor is generally of the order of only 15% and, by exceeding this proportion, the thermal yield of the reaction is obviously reduced. It is therefore interesting to reduce as much as possible the amount of water used for transporting the fuel.
Pour réaliser une alimentation en continu du réacteur sous une pression suffisante tout en limitant la teneur en eau de la matière pateuse in troduite, on a aussi proposé d'utiliser à cet effet un transporteur à vis alimenté en amont par un mélange de combustible et d'eau et muni d'une filière à l'extrémité aval débouchant dans le réacteur et dans laquelle on forme par extrusion un bouchon de matière comprimée étanche à la preæion de l'enceinte et renouvelé en continu au fur et à mesure de son introduction dans le réacteur. On peut utiliser à cet effet une presse d'extrusion comprenant une.seule vis hélicoïdale entrainée en rotation à l'intérieur d'un fourreau muni à son extrémité aval d'une partie conique creuse formant convergent et débouchant dans l'enceinte du réacteur de gazéification par un orifice formant filière dans laquelle la matière entrainée par la vis se comprime jusqu'à formation, à la sortie, d'un bouchon étanche à la pression du réacteur.To achieve a continuous supply of the reactor under sufficient pressure while limiting the water content of the pasty material in For this purpose, it has also been proposed to use a screw conveyor supplied upstream with a mixture of fuel and water and provided with a die at the downstream end opening into the reactor and in which extrusion is formed. a plug of compressed material tight to the preæion of the enclosure and continuously renewed as it is introduced into the reactor. An extrusion press can be used for this purpose, comprising a single helical screw driven in rotation inside a sheath provided at its downstream end with a hollow conical part forming a convergent and opening into the reactor vessel. gasification by an orifice forming a die in which the material entrained by the screw is compressed until formation, at the outlet, of a plug which is sealed to the pressure of the reactor.
Avec de telles presses, on peut obtenir les pressions voulues avec des mélanges contenant moins de 40 % de liquide. Cependant, on ne peut, en pratique, diminuer la quantité d'eau au-dessous de 20 % car une quantité minimale d'eau est nécessaire pour obtenir la montée en pression et la formation d'un bouchon étanche. En effet, dans les presses à une vis, le trans- ne port de la matièrqlpeut se faire que si celle-ci occupe complètement les filets de façon à exercer un frottement contre la paroi interne du fourreau qui l'empêche de tourner autour de l'arbre de la vis. On a observé qu'une matière solide, notamment pulvérulente, ne peut être entrainée par une vis et à plus forte raison comprimée que si elle est associée à une phase liquide pour former un mélange pateux. D'un autre côté, si la pression augmente trop, l'eau qui s'échappe de la matière solide forme une pellicule le long du fourreau qui diminue les frottements et par conséquent l'effet d'entrainement vers l'aval de la matière, le débit de l'extrudeuse devenant rapidement nul. Ainsi, un transporteur à une vis ne fonctionne bien et ne permet d'obtenir un bouchon à la pression voulue que pour un mélange d'une phase solide et d'une phase liquide dans des proportions déterminées de façon assez précise. D'autre part, du fait que l'entrainement de la matière se produit essentiellement dans une direction longitudinale, il peut exister dans les filets des zones moins remplies et l'on est amené à réaliser une homogénéisation de la matière à la sortie des filets et avant son entrée dans la filière, c'est à dire, normalement, dans le convergent placé à l'extrémité du fourreau pour diriger les matières vers la filière et dans lequel pénètre la pointe conique de la vis. Celle-ci peut être munie par exemple de pointes qui désagègent la matière pour la ramener à l'état pulvérulent, mais qui sont soumises à une usure importante.With such presses, the desired pressures can be obtained with mixtures containing less than 40% liquid. However, one cannot, in practice, reduce the quantity of water below 20% because a minimum quantity of water is necessary to obtain the rise in pressure and the formation of a tight plug. In fact, in single-screw presses, the material can be transported only if it completely occupies the threads so as to exert friction against the internal wall of the sheath which prevents it from turning around the screw shaft. It has been observed that a solid material, in particular pulverulent material, can only be entrained by a screw and, all the more reason, compressed only if it is associated with a liquid phase to form a pasty mixture. On the other hand, if the pressure increases too much, the water which escapes from the solid matter forms a film along the sheath which reduces friction and consequently the effect of entrainment downstream of the matter , the extruder throughput quickly becoming zero. Thus, a conveyor with a screw does not work well and allows a plug to be obtained at the desired pressure only for a mixture of a solid phase and a liquid phase in proportions determined with sufficient precision. On the other hand, because the entrainment of the material occurs essentially in a longitudinal direction, there may exist in the threads less filled areas and it is necessary to achieve a homogenization of the material at the outlet of the threads and before entering the die, that is to say, normally, in the convergent placed at the end of the sheath to direct the materials towards the die and into which the conical point of the screw penetrates. This can be provided, for example, with spikes which loosen the material to bring it back to the pulverulent state, but which are subjected to significant wear.
Pour remédier à cet inconvénient, on a proposé d'utiliser pour l'introduction de la matière un transporteur à deux vis alimenté par la matière pulvérulente et par une certaine quantité de liquide, l'effet d'engrènement des vis assurant l'homogénéisation du mélange. Le fourreau débouche à sa sortie dans un conduit assez long pour produire, par freinage de la matière, une compression de celle-ci jusqu'à formation d'un bouchon étanche à la pression régnant à l'intérieur de l'enceinte du générateur. Dans tous les cas, on introduit donc dansoette enceinte un boudin très compact de matières qui doit cependant être désagrégé dès son entrée dans le réacteur. On est donc obligé de maintenir à l'intérieur de ce boudin une certaine quantité de phase liquide qui, à son entrée dans le réacteur, se vaporise sous l'effet de la montée brusque en température et produit ainsi la désagrégation du boudin. Si la quantité de phase liquide n'est pas suffisante on risque cependant que, la désagrégation ne se faisant pas dans de bonnes conditions, des morceaux compacts de dimensions relativement importantes soient introduits dans le réacteur.To overcome this drawback, it has been proposed to use for the introduction of the material a conveyor with two screws fed by the pulverulent material and by a certain quantity of liquid, the effect of meshing of the screws ensuring the homogenization of the mixed. The sheath opens at its outlet in a long enough duct to produce, by braking the material, a compression of the latter until the formation of a pressure-tight plug prevailing inside the enclosure of the generator. In all cases, a very compact rod of materials is therefore introduced into the enclosure, which must however be disintegrated as soon as it enters the reactor. It is therefore necessary to maintain inside this tube a certain amount of liquid phase which, on entering the reactor, vaporizes under the effect of the sudden rise in temperature and thus produces the disintegration of the tube. If the quantity of liquid phase is not sufficient, however, there is a risk that, since the disintegration does not take place under good conditions, compact pieces of relatively large dimensions are introduced into the reactor.
Ainsi, dans tous les cas connus jusqu'à présent, lorsque l'on utilise un transporteur à vis, le bouchon continu nécessaire pour assurer l'étanchéité est constitué dans un conduit unique placé à la sortie des vis et il doit contenir une certaine quantité, généralement importante, de phase liquide .Thus, in all the cases known up to now, when using a screw conveyor, the continuous plug necessary to ensure the seal is formed in a single conduit placed at the outlet of the screws and it must contain a certain amount , generally important, of liquid phase.
Or, dans le cas d'un réacteur de gazéification industriel, la qualité du mélange combustible alimenté en amont de l'extrudeuse et notamment sa teneur en eau peut varier dans d'assez larges proportions. L'influence de la teneur en eau du combustible est évidemment d'autant plus grande que la teneur en eau totale du mélange est plus faible et c'est aussi une raison pour laquelle on est amené à alimenter le réacteur avec des mélanges relativement humides, contenant au moins de 30 à 40 % d'eau.However, in the case of an industrial gasification reactor, the quality of the fuel mixture supplied upstream of the extruder and in particular its water content can vary in fairly large proportions. The influence of the water content of the fuel is obviously greater the lower the total water content of the mixture and this is also a reason why it is necessary to supply the reactor with relatively wet mixtures, containing at least 30 to 40% water.
L'invention a pour objet un nouveau procédé d'alimentation permettant de remédier à ces différents inconvénients et apportant d'autres avantages importants. L'invention a également pour objet un dispositif d'alimentation spécialement adapté à la mise en oeuvre du procédé.The subject of the invention is a new supply method making it possible to remedy these various drawbacks and bringing other important advantages. The invention also relates to a supply device specially adapted to the implementation of the method.
Conformément à l'invention, le bouchon de matière comprimée introduit dans l'enceinte sous pression contient une quantité déterminée pouvant être nulle de phase liquide, et, en cas de besoin, on injecte séparément dans le réacteur un débit complémentaire de fluide modérateur pour atteindre la quantité totale nécessaire au bilan thermique optimal du réacteur.In accordance with the invention, the plug of compressed material introduced into the pressure vessel contains a determined quantity which may be zero in the liquid phase, and, if necessary, a complementary flow of moderating fluid is injected separately into the reactor in order to reach the total quantity necessary for the optimal thermal balance of the reactor.
D'autre part, dans un mode de réalisation particulier de l'invention, on alimente le transporteur à vis en un mélange humide contenant une proportion de phase liquide supérieure à la teneur optimale et l'on réalise un essorage de ce mélange au cours de la compression de la matière pour la formation du bouchon étanche, la quantité excédentaire de phase liquide étant évacuée par une zone filtrante ménagée dans le fourreau du transporteur à vis, en amont de la zone de formation du bouchon.On the other hand, in a particular embodiment of the invention, the screw conveyor is supplied with a wet mixture containing a proportion of liquid phase greater than the optimum content and this mixture is wrung during compression of the material for the formation of the tight plug, the excess amount of liquid phase being discharged through a filtering zone formed in the sheath of the screw conveyor, upstream of the zone of formation of the plug.
Selon une autre caractéristique importante, on mesure la pression de la matière comprimée dans le bouchon et l'on règle le débit d'alimentation en matière de l'extrudeuse et la vitesse de rotation desvis de façon à maintenir dans le bouchon une pression déterminée correspondant à la teneur en phase liquide désirée, ladite pression étant supérieure à la pression du réacteur.According to another important characteristic, the pressure of the compressed material in the plug is measured and the feed rate of material in the extruder and the speed of rotation of the screws are adjusted so as to maintain a corresponding determined pressure in the plug. at the desired liquid phase content, said pressure being greater than the reactor pressure.
La constitution d'un bouchon suffisamment étanche à partir d'une matière pouvant être sèche permise notamment grâce à l'utilisation d'un transporteur à vis identiquesentrainésen rotation dans le même sens et comportant au moins deux zones successives à filets de pas différents, respectivement une zone à filets de pas direct de transport vers l'aval suivie d'une zone à filets de pas inversé qui constitue la zone de freinage, le bouchon étanche étant réalisé dans cette zone, à l'intérieur du fourreau. La matière est entrainée partiellement en rotation autour des vis dans la zone de transport et subit de ce fait un tassage progressif avec montée en pression jusqu'à ce que les filets soient complètement remplis dans la zone à pas inversé , l'étanchéité étant assurée dans cette zone par les vis elles-mêmes et par la matière comprimée dans les filets et contre le fourreau. Le passage vers l'aval d'un débit déterminé de matière avec maintien de l'étanchéité est assuré par des ouvertures espacées ménagées dans les filets àpas inversé .The constitution of a sufficiently tight plug from a material that can be dried is permitted in particular by the use of a conveyor with identical screws driven in rotation in the same direction and comprising at least two successive zones with threads of different pitch, respectively a zone with direct pitch threads for downstream transport followed by a zone with reverse pitch threads which constitutes the braking zone, the watertight stopper being produced in this zone, inside the sheath. The material is driven partially in rotation around the screws in the transport zone and therefore undergoes progressive compaction with pressure build-up until the threads are completely filled in the zone with inverted pitch, the sealing being ensured in this area by the screws themselves and by the material compressed in the threads and against the sheath. The passage downstream of a determined flow of material with maintenance of the seal is ensured by spaced openings formed in the threads not inverted.
Le dispositif utilisé spécialement pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention est donc constitué par un transporteur à vis comprenant deux vis à filets identiques entrainéesen rotation dans le même sens, le fourreau étant muni à son extrémité aval de deux orifices de sortie placés respectivement dans l'axe de chacune dosais à la pointe de deux convergents dans lesquels pénètrent les extrémités coniques des deux vis.The device used especially for the implementation of the method according to the invention therefore consists of a screw conveyor comprising two identical thread screws driven in rotation in the same direction, the sheath being provided at its downstream end with two outlet orifices placed respectively in the axis of each dosais at the tip of two convergers into which the conical ends of the two screws penetrate.
Selon un mode de réalisation particulier du procédé, on réalise dans les deux convergents une légère décompression de la matière avec un début de désagrégation et l'on introduit directement la matière dans l'enceinte du générateur par les deux orifices placés chacun dans l'axe d'une vis.According to a particular embodiment of the method, a slight decompression of the material is carried out in the two convergers with the start of disintegration and the material is directly introduced into the generator enclosure by the two orifices each placed in the axis of a screw.
L'invention sera mieux comprise en se référant, à titre d'exemple, à un mode de réalisation particulier représenté sur les dessins annexés.
- La figure 1 est une vue en élévation et en coupe axiale du dispositif d'alimentation selon l'invention.
- La figure 2 est une vue en coupe transversale selon II-II, figure 1.
- La figure 3 est une vue en coupe axiale d'un mode de réalisation plus perfectionné du dispositif d'alimentation selon l'invention.
- Figure 1 is an elevational view in axial section of the supply device according to the invention.
- Figure 2 is a cross-sectional view along II-II, Figure 1.
- Figure 3 is an axial sectional view of a more improved embodiment of the supply device according to the invention.
Sur la figure 1, on a représenté schématiquement l'enceinte 1 du réacteur de gazéification à la partie supérieure de laquelle est placé le dispositif d'alimentation.In Figure 1, there is shown schematically the
Celui-ci est constitué d'un transporteur comportant deux vis parallèles 2 et 3 engrènant l'une dans l'autre et placées à l'intérieur d'un fourreau 4 qui les enveloppe. De préférence, les deux vis sont identiques et entrainées en rotation dans le même sens par un moteur 5.This consists of a transporter comprising two
La rotation des deux vis détermine l'entrainement de l'amont à l'aval (c'est à dire, dans l'exemple représenté, de haut en bas) de la matière 8 introduite par un orifice d'entrée 51 auquel est relié un dispositif d'alimentation non représenté, par exemple une conduite alimentée par une pompe à boue.The rotation of the two screws determines the drive from upstream to downstream (that is to say, in the example shown, from top to bottom) of the material 8 introduced by an inlet orifice 51 to which is connected a supply device not shown, for example a pipe supplied by a slurry pump.
L'extrémité aval du fourreau 4 débouche à l'intérieur de l'enceinte 1 et est munie, de préférence, de deux orifices de sortie 42, 43 placés chacun dans l'axe d'une vis 2, 3, au débouché d'une partie conique 44, 45 formant convergent et à l'intérieur de laquelle pénètre une pointe 21, 31 ménagée à l'extrémité de chaque vis 2, 3.The downstream end of the
Le long du fourreau sont ménagés des conduits 6 d'alimentation en oxygène qui débouchent dans l'enceinte 1 et sont dirigés vers les boudins de matière 80 sortant des deux orifices 42, 43. On a constaté que l'utilisation d'une extrudeuse à plusieurs vis entrainées en rotation dans le même sens et débouchant par plusieurs orifices dans l'enceinte 1 permet d'alimenter celle-ci en un mélange solide en poudre dont la teneur en phase liquide peut être réduite au minimum et même, selon la nature du combustible, être nulle.Along the sheath are formed
En effet, dans une machine à deux vis, comme on l'a représenté sur la figure 2, la matière 8 est entrainée par les filets des deux vis autour de ceux-ci en suivant les parois du fourreau 4, selon les flèches 40 de la figure 2. Bien que constituée d'une poudre de granulométrie fine, la matière peut ainsi être entrainée vers l'aval même quand les filets ne sont pas complètement remplis. A l'intérieur de chaque filet, la matière tourne autour des arbres 20 et 30 et doit vaincre une résistance quand elle arrive dans la zone d'engrènement A où l'espace entre les filets de la vis 3 est occupé par un filet de la vis 2 et réciproquement dans la partie B, de chaque filet de la vis 3. Il en résulte, en amont de la zone d'engrènement A une accumulation de matière B1 qui se comprime puis se détend lorsqu'elle passe dans la partie C2 du filet correspondant de la vis 2. Elle tourne alors autour de l'arbre 20 de la vis 2 et de nouveau se comprime dans la partie B2 en amont de la zone d'engrènement A avant de passer dans la partie C1 du filet suivant de la vis 3.Indeed, in a machine with two screws, as shown in FIG. 2, the material 8 is entrained by the threads of the two screws around them following the walls of the
Au fur et à mesure de l'avancement dans les vis, la matière passe ainsi, d'un filet à l'autre, par une succession de phases de compression B et de détente C qui favorisent le tassement et éventuellement un effet de trituration des particules solides. L'importance des zones comprimées B augmente à mesure de l'avancement vers l'aval et, lorsqu'on arrive à proximité de la sortie de l'extrudeuse, les filets sont entièrement remplis.As the screws advance, the material thus passes, from one thread to another, through a succession of compression phases B and expansion C which favor the compaction and possibly a crushing effect of the solid particles. The importance of the compressed zones B increases as the advance downstream and, when one arrives near the exit of the extruder, the threads are completely filled.
Ainsi, à la fin de son transport dans les vis, et notamment si l'on a freiné la matière par des filets à pas resserré , la matière est parfaitement répartie et tassée tout autour des vis et la zone étanche D couvre- non seulement la filière de sortie et le convergent mais aussi les deux ou trois derniers filets des vis qui sont complètement remplis de matière comprimée. Une étanchéité suffisante peut ainsi être obtenue même avec une matière relativement sèche. Il faut d'ailleurs noter que la nature carbonée du combustible favorise l'obtention d'une étanchéité suffisante et le transport d'une matière sèche.Thus, at the end of its transport in the screws, and in particular if the material has been braked by threads with a tight pitch, the material is perfectly distributed and compacted all around the screws and the sealed zone D covers not only the outlet and converging but also the last two or three threads of the screws which are completely filled with compressed material. Sufficient sealing can thus be obtained even with a relatively dry material. It should also be noted that the carbonaceous nature of the fuel promotes the obtaining of a sufficient seal and the transport of dry matter.
D'autre part, on a placé un orifice de sortie 42, 43 dans l'axe de chaque vis et par conséquent, pour un débit d'alimentation donné, chaque orifice de sortie 42, 43 a une section plus réduite que celle de l'orifice unique d'une mono-vis et l'étanchéité s'y maintient plus facilement.On the other hand, an
Ainsi, on sort par les orifices 42, 43 deux boudins étanches de matière 80 qui, bien que fortement comprimés restent friables en raison du faible degré d'humidité et se désagrègent facilement dès que la pression ne s'exerce plus, à la sortie des orifices 42, 43 et en particulier sous l'action de jets de gaz 61 alimentés par les conduites 6.Thus, one exits through the
Il est ainsi possible d'introduire dans le réacteur de gazéification une matière dont le taux d'humidité est compris, par exemple, entre 5 et 15 % mais peut être encore réduit en cas de besoin. Il en résulte un avantage très important dans un réacteur de gazéification car, précisément, lorsque le fluide modérateur est de l'eau, la quantité optimale pour un fonctionnement satisfaisant du réacteur est de l'ordre de 15 % de liquide par rapport au poids total de matière introduite. Ainsi, on n'introduit pratiquement pas d'eau excédentaire et l'on améliore sensiblement le bilan thermique du réacteur.It is thus possible to introduce into the gasification reactor a material whose moisture content is, for example, between 5 and 15% but can be further reduced if necessary. This results in a very important advantage in a gasification reactor because, precisely, when the moderating fluid is water, the optimal amount for satisfactory operation of the reactor is of the order of 15% of liquid relative to the total weight. of material introduced. Thus, we only introduce pra no excess water and the thermal balance of the reactor is significantly improved.
Un tel transporteur à deux vis permet donc d'introduire avec la matière combustible une quantité minimale d'eau, éventuellement inférieure à la quantité optimale et à injecter séparément dans le réacteur un débit complémentaire d'eau ou de fluide modérateur de façon à maintenir à tout moment dans le réacteur la quantité de modérateur juste nécessaire au bon fonctionnement de la réaction.Such a conveyor with two screws therefore makes it possible to introduce with the combustible material a minimum quantity of water, possibly less than the optimal quantity and to inject separately into the reactor an additional flow of water or of moderating fluid so as to maintain at any time in the reactor the amount of moderator just necessary for the proper functioning of the reaction.
Ainsi, grâce aux dispositions selon l'invention, il est possible d'ajuster en permanence à la proportion optimale la quantité d'eau ou de fluide modérateur introduit dans le réacteur.Thus, thanks to the arrangements according to the invention, it is possible to permanently adjust the quantity of water or moderating fluid introduced into the reactor to the optimum proportion.
D'ailleurs, la possibilité d'introduire le combustible dans le réacteur avec une teneur minimale de liquide permet également d'utiliser un fluide modérateur différent du liquide introduit avec le combustible.Moreover, the possibility of introducing the fuel into the reactor with a minimum content of liquid also makes it possible to use a moderating fluid different from the liquid introduced with the fuel.
Par exemple le fluide modérateur peut être évaporé et/ou préchauffé pour être introduit sous forme de gaz chaud sous pression, éventuellement dans les jets (61) de désagrégation du boudin de matière solide.For example, the moderating fluid can be evaporated and / or preheated to be introduced in the form of hot gas under pressure, possibly in the jets (61) for disintegrating the rod of solid material.
La réalisation du bouchon de matière comprimée à l'intérieur du fourreau 4 s'effectue dans des conditions encore meilleures si l'on utilise une machine à plusieurs vis du type représenté sur la figure 3.The production of the plug of compressed material inside the
En effet, dans ce cas, la zone de transport G munie de filets à pas directs d'entrainement vers l'aval est suivie d'une zone H comprenant deux ou trois filets à pas inversés qui produisent donc un freinage plus efficace de la matière et par conséquent une montée en pression importante. Pour permettre le passage vers l'aval d'un certain débit de matière, les filets 23 sont munis de fenêtres 24 constituées par des ouvertures espacées, ménagées radialement entre l'arbre de la vis et la périphérie du filet. Les vis, qui sont identiques et entrainées en rotation dans le même sens, sont calées de telle sorte que les ouvertures 24 et 34 des filets placés côte à côte sur les vis 2 et 3 viennent en coïncidence simultanément dans la zone d'interpénétration A. Ainsi, la matière comprimée à l'intérieur des filets 23 et 33 est et poussée par la matière entrainée vers l'aval dans les zones de transport G/peut passer vers l'aval par cette fenêtre centrale qui s'ouvre et se ferme à intervalles périodiques, le passage d'un filet au suivant d'une même 5 vis pouvant également se faire par les autres fenêtres 24. On contrôle ainsi le passage vers l'aval d'un certain débit de matière tout en maintenant l'étanchéité puisque la zone H est entièrement remplie de matière.In this case, the transport zone G provided with threads with direct downstream drive steps is followed by a zone H comprising two or three threads with inverted steps which therefore produce more effective braking of the material and consequently a significant increase in pressure. To allow the passage downstream of a certain flow of material, the threads 23 are provided with windows 24 constituted by spaced openings, formed radially between the shaft of the screw and the periphery of the thread. The screws, which are identical and rotated in the same direction, are wedged so that the
Dans cette zone, l'étanchéité est donc effectuée par les vis elles-mêmes et par la matière qui remplit complètement les filets et est appliquée sous une forte pression contre les parois du fourreau de façon à remplir le léger interstice existant entre la périphérie des filets et la paroi interne du fourreau 4. La pression s'exerce donc sur toute la surface interne du fourreau et l'étanchéité ne doit être assurée que sur le périmètre des vis, la zone d'interpénétration A étant parfaitement remplie du fait que les vis sont entrainées en rotation dans le même sens.In this zone, the sealing is therefore carried out by the screws themselves. same and by the material which completely fills the threads and is applied under strong pressure against the walls of the sheath so as to fill the slight gap existing between the periphery of the threads and the internal wall of the
Par ailleurs, comme on l'a représenté sur la figure 3, on peut également munir les vis de plusieurs paires successives de zones associées, respectivement de transport G et de freinage H de façon que l'étanchéité puisse être assurée dans les zones de freinage H et H'.Furthermore, as shown in FIG. 3, it is also possible to provide the screws with several successive pairs of associated zones, respectively of transport G and of braking H so that sealing can be ensured in the braking zones H and H '.
Un avantage particulier de cette disposition, νient du fait que, l'étanchéité étant assurée suffisamment dans les zones à pas inversés, il est possible de permettre à la matière de se décomprimer légèrement lorsqu'elle passe dans les deux convergents 45 et les deux filières 42 et 43. Dans les deux convergents, la matière sortant des filets et légèrement décomprimée peut être entrainée partiellement autour des vis et cette rotation, associée au passage dans les convergents et les filières, peut produire un début de désagrégation du bouchon étanche.A particular advantage of this arrangement is the fact that, since the seal is sufficiently ensured in the zones with inverted steps, it is possible to allow the material to decompress slightly when it passes through the two convergers 45 and the two dies. 42 and 43. In the two convergers, the material leaving the threads and slightly decompressed can be partially entrained around the screws and this rotation, associated with the passage through the convergers and the dies, can produce the start of disintegration of the tight plug.
Ainsi, grâce à ces dispositifs d'alimentation perfectionnés, on peut introduire dans le réacteur une matière pratiquement sèche qui s'effrite facilement sous l'action des jets 61.Thus, thanks to these improved feed devices, it is possible to introduce into the reactor a practically dry material which crumbles easily under the action of the
Mais l'utilisation comme dispositif d'alimentation d'une extrudeuse à deux vis présente d'autres avantages dans le cas d'un réacteur de gazéification. En effet on a constaté que le fonctionnement du transporteur à deux vis et notamment le débit de matière obtenu à la sortie et la pression atteinte dépendaient assez peu de la composition du mélange et notamment de la proportion de matière sèche qui peut aller par exemple de 5 à 60 % alors qu'une extrudeuse à une vis ne fonctionne de façon satisfaisante que pour une composition définie dans des proportions assez précises. De ce fait, le fonctionnement du dispositif d'alimentation est moins tributaire des variations de composition et notamment de teneur en eau du charbon. C'est aussi l'une des raisons pour lesquelles on peut utiliser un mélange beaucoup plus sec.However, the use as a feeder of a twin-screw extruder has other advantages in the case of a gasification reactor. In fact, it has been found that the operation of the conveyor with two screws and in particular the flow of material obtained at the outlet and the pressure reached depends very little on the composition of the mixture and in particular on the proportion of dry matter which can range, for example, from 5 at 60% whereas a single screw extruder only works satisfactorily for a composition defined in fairly precise proportions. Therefore, the operation of the feed device is less dependent on variations in composition and in particular in water content of the coal. This is also one of the reasons why a much drier mixture can be used.
L'invention donne donc l'avantage important de permettre l'utilisation dans le réacteur de gazéification de charbons de toute nature.The invention therefore gives the important advantage of allowing the use in the gasification reactor of coals of any kind.
En effet, comme on l'a indiqué, pour obtenir un rendement intéressant du réacteur de gazéification, il est préférable que la matière combustible introduite dans celui-ci ait une teneur en eau assez limitée et de préférence inférieure à 15 %. Or, pour la détermination de cette teneur en eau, on ne doit tenir compte que de la partie combustible de la matière solide introduite. Par conséquent, si la matière solide contient une certaine proportion de cendres incombustibles ou d'eau interstitielle, comme dans le cas des lignites le rapport de la proportion de matière combustible utile, à la proportion d'eau, est encore diminué.In fact, as indicated, to obtain an attractive yield from the gasification reactor, it is preferable that the material com bustible introduced therein has a fairly limited water content and preferably less than 15%. However, for the determination of this water content, only the combustible part of the solid material introduced must be taken into account. Consequently, if the solid matter contains a certain proportion of incombustible ash or pore water, as in the case of lignites the ratio of the proportion of useful combustible material, to the proportion of water, is further reduced.
Si, par exemple, le combustible introduit dans le réacteur est constitué d'un charbon contenant 30 % de cendres incombustibles, l'utilisation d'un transporteur à plusieurs vis permet de réaliser et d'introduire dans le réacteur un bouchon étanche contenant seulement une proportion d'eau interstitielle de 10 % qui correspond à la quantité de fluide modérateur nécessaire, compte tenu de la proportion de charbon contenu dans le mélange.If, for example, the fuel introduced into the reactor consists of coal containing 30% of non-combustible ash, the use of a conveyor with several screws makes it possible to produce and introduce into the reactor a tight plug containing only one proportion of interstitial water of 10% which corresponds to the quantity of moderating fluid required, taking into account the proportion of carbon contained in the mixture.
Si le combustible est unelignite contenant, par exemple 20 % d'eau de constitution, cette quantité est déjà suffisante pour la modération de la réaction et, grâce à l'utilisation d'une machine d'introduction à plusieurs vis, on évite de rajouter encore de l'eau pour le transport de la matière, celle-ci étant introduite à sec dans le réacteur.If the fuel is a lignite containing, for example 20% of water of constitution, this quantity is already sufficient for the moderation of the reaction and, thanks to the use of an introduction machine with several screws, it is avoided to add still water for the transport of the material, this being introduced dry in the reactor.
Ainsi, grâce à la possibilité, selon l'invention, d'alimenter le réacteur en un mélange combustible dont la teneur en phase liquide peut être réduite au minimum et même pratiquement nulle, on peut ajouter à la matière solide la quantité de liquide, et notamment d'eau, juste nécessaire au bon fonctionnement de la réaction en fonction de la quantité utile de matière combustible introduite, en tenant compte de la proportion de cendres et d'eau liée chimiquement.Thus, thanks to the possibility, according to the invention, of supplying the reactor with a combustible mixture whose liquid phase content can be reduced to a minimum and even practically zero, the quantity of liquid can be added to the solid material, and in particular water, just necessary for the proper functioning of the reaction as a function of the useful quantity of combustible material introduced, taking into account the proportion of ash and chemically bound water.
D'autre part, on a observé qu'il existe une relation entre la teneur en eau du mélange et la pression qui est obtenue dans les convergents 44, 45 et dans les orifices de sortie 42, 43 des vis. Par conséquent, selon le débit de matière que l'on veut obtenir à la sortie du dispositif, on peut régler) en fonction l'un de l'autre, le débit d'alimentation en mélange à l'orifice d'entrée 41 et la vitesse de rotation des vis de façon à maintenir la pression à l'intérieur du bouchon étanche à une valeur sensiblement constante correspondant à la teneur en eau du mélange à la sortie 42, 43 du fourreau.On the other hand, it has been observed that there is a relationship between the water content of the mixture and the pressure which is obtained in the
Pour être sûr d'assurer une étanchéité suffisante, on pourra donc placer dans le fourreau 4, dans l'un des orifices de sortie 42, 43 ou dans un convergent, un capteur de pression 7, relié à un indicateur 70 qui permettra de vérifier à tout moment que la pression à la sortie de l'extrudeuse reste supérieure à la pression P à l'intérieur de l'enceinte 1, avec le coefficient de sécurité voulu. Si la pression varie, on la ramènera à la valeur voulue en modifiant le débit d'alimentation à l'entrée 41 de l'extrudeuse pour régler le taux de remplissage des vis et/ou en jouant sur la vitesse de rotation des vis. Ce réglage se fait assez facilement car, dans une extrudeuse à deux vis, l'action sur le taux de compression est plus rapide que dans une extrudeuse à une vis et, pour une teneur en eau relativement constante la pression atteinte à la sortie reste assez stable.To be sure of ensuring a sufficient seal, it will therefore be possible to place in the
En outre, l'utilisation d'un transporteur à plusieurs vis présente l'avantage de permettre une variation du débit des matières à la sortie du fourreau 4 dans une proportion assez large sans modifier sensiblement la pression dans les filières 42, 43. Ainsi, tout en assurant l'étanchéité voulue, on pourra faire varier le débit en fonction des conditions de fonctionnement du réacteur, ce réglage pouvant donc être plus souple que dans le cas où le réacteur est alimenté par une extrudeuse à une seule sortie.In addition, the use of a conveyor with several screws has the advantage of allowing a variation in the flow of materials at the outlet of the
Pour obtenir une teneur en eau faible et même nulle dans le bouchon de matière comprimée introduit dans le réacteur, on peut évidemment ajuster à la valeur voulue les proportions de phase liquide et de phase solide dans le mélange introduit par l'orifice d'entrée 41 du transporteur à vis. D'ailleurs, dans les installations connues jusqu'à présent, ces proportions n'étaient pas modifiées lors du transport et de la compression de la matière avant son entrée dans le réacteur.To obtain a low and even zero water content in the plug of compressed material introduced into the reactor, it is obviously possible to adjust the proportions of liquid phase and solid phase in the mixture introduced through the inlet orifice to the desired value. of the screw conveyor. Moreover, in the installations known up to now, these proportions were not modified during the transport and the compression of the material before it entered the reactor.
Or, selon une caractéristique supplémentaire et importante de l'invention, il est possible, grâce à l'utilisation d'un transporteur à plusieurs vi3, de réaliser un essorage de la matière combustible au cours de sa compression et, par conséquent, d'abaisser la teneur en eau de la matière introduite à la valeur souhaitée même lorsque le mélange alimenté par l'orifice d'entrée 41 contient une proportion importante de liquide.However, according to an additional and important characteristic of the invention, it is possible, thanks to the use of a conveyor with several vi3, to carry out a wringing of the combustible material during its compression and, consequently, of lower the water content of the material introduced to the desired value even when the mixture supplied by the
A cet effet, on ménage sur le fourreau 4 des parties filtrantes 46 dans la zone E qui précède la zone de freinage et de compression D où les filets sont complètement remplis ; on constate alors une séparation de la phase solide qui est entrainée vers l'avagtjde la phase liquide qui peut remonter vers l'amont et s'échapper par les zones filtrantes. En effet, comme on l'a indiqué, les filets ne sont pas complètement remplis au début des vis, et la compression de la matière solide entrainée autour des vis dans la partie B de chaque filet avant la zone dengrènement, provoque l'expulsion d'une certaine quantité d'eau qui reste dans la zone détendue C du filet. Comme les zones détendues C des filets d'une même vis sont placées dans le même secteur angulaire de la vis, la phase liquide peut remonter d'un filet à l'autre en passant dans le jeu existant nécessairement entre la vis et le fourreau, jusqu'à la zone filtrante E où elle est évacuée.To this end, filtering
D'autre part, on a indiqué que, pour un débit déterminé de matière à la sortie de l'extrudeuse, la pression dans les orifices de sortie 42 et 43 est liée à la teneur en eau et que si l'on règle, comme on l'a dit plus haut, le débit d'alimentation et la vitesse de rotation des vis pour maintenir la pression constante dans les orifices 42 et 43, la teneur en eau de la matière sortant de l'extrudeuse reste également constante, la quantité excédentaire s'échappant par la partie filtrante 46 du fourreau.On the other hand, it has been indicated that, for a determined flow of material at the outlet of the extruder, the pressure in the outlet orifices 42 and 43 is linked to the water content and that if one adjusts, as as mentioned above, the feed rate and the speed of rotation of the screws to keep the pressure constant in the
Par conséquent, on peut, dans ce cas, alimenter l'extrudeuse par un mélange contenant une forte proportion d'eau, par exemple une suspension à 40 % de matière sèche, et malgré tout obtenir à la sortie de l'extrudeuse une matière essorée jusqu'à une teneur en eau relativement constante et qui peut être inférieure à 15 %. Or, il est très important pour un bon fonctionnement du réacteur de contrôler la teneur en eau du combustible introduit dans l'enceinte 1 quelles que soient les variationsde composition de la suspension arrivant par la conduite d'alimentation dans l'orifice d'entrée 41.Consequently, it is possible, in this case, to feed the extruder with a mixture containing a high proportion of water, for example a suspension at 40% of dry matter, and in spite of everything obtain a wrung material at the outlet of the extruder. up to a relatively constant water content which can be less than 15%. However, it is very important for proper operation of the reactor to control the water content of the fuel introduced into the
Enfin, l'utilisation, dans le mode de réalisation de la figure 3, de filets à pas inversé munis de fenêtres pour réaliser le bouchon étanche à l'intérieur du fourreau donne la possibilité d'alimenter le transporteur à vis par une matière constituée de particules de granulométrie étendue, par exemple pouvant aller jusqu'à plusieurs millimètres. Dans ce cas, en effet, le tassage effectué dans la partie aval de la zone de transport permet d'obtenir un bouchon étanche même avec des morceaux de dimensions variées. En outre, le passage dans les zones à pas inversé réalise une fragmentation de la matière, les fenêtres ne laissant passer vers l'aval que les particules ne dépassant pas une dimension donnée. Cette fragmentation peut d'ailleurs être échelonnée sur plusieurs zones de freinage espacées, comme dans le cas de la figure 3, la largeur des fenêtres pouvant diminuer de l'amont à l'aval.Finally, the use, in the embodiment of FIG. 3, of inverted pitch threads provided with windows to produce the sealed plug inside the sheath gives the possibility of feeding the screw conveyor with a material consisting of particles of extended particle size, for example up to several millimeters. In this case, in fact, the packing carried out in the downstream part of the transport zone makes it possible to obtain a tight stopper even with pieces of various dimensions. In addition, the passage in the zones with inverted pitch achieves a fragmentation of the material, the windows allowing only downstream passage of the particles not exceeding a given dimension. This fragmentation can also be spread over several spaced braking zones, as in the case of FIG. 3, the width of the windows being able to decrease from upstream to downstream.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation qui vient d'être décrit, et qui pourrait faite l'objet de variantes,Of course, the invention is not limited to the embodiment which has just been described, and which could be the subject of variants,
C'est ainsi que l'on pourrait, en cas de besoin, utiliser plus de deux vis d'alimentation.This is how one could, if necessary, use more than two feed screws.
D'un autre côté si, comme on l'a indiqué plus haut, il est préférable de placer un orifice 42, 43 en face de chaque vis 2, 3" on pourrait également réaliser un seul bouchon comprimé dans unorifice de sortie unique placé au débouché d'un convergent englobant les extrémités des deux vis.On the other hand, if, as indicated above, it is preferable to place a
D'autre part, nn a représenté une extrudeuse à axe vertical, mais on pourrait aussi placer les axes des vis dans un plan horizontal notamment pour faciliter l'évacuation de l'eau dans le cas où l'on réalise un essorage par des parties filtrantes du fourreau.On the other hand, nn has shown an extruder with a vertical axis, but one could also place the axes of the screws in a horizontal plane in particular to facilitate the evacuation of the water in the case where a wringing is carried out by parts sheath filters.
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